芯片上的棉花糖系统采用USB外形，但它实际上是一台完整的计算机。" src="https://supp.iczoom.com/images/public/202302/1675223524397099466.jpg" width="290" height="193"/>

　　芯片上的棉花糖系统采用USB外形，但它实际上是一台完整的计算机。

　　图片由 FXITECH在1940年代，宾夕法尼亚大学建造了电子数值积分器和计算机，更广为人知的是ENIAC。它是最早的电子通用计算机之一，它是一个怪物。它的重量约为30吨(27.2公吨)，有五十万个硬连线连接和数千个真空管形成 电路 [资料来源： 艾弗里].

　　跳到几十年前，回到 1970 年代和个人电脑的诞生。计算机工程师多年的辛勤工作使我们能够从家庭办公桌上利用计算机的强大功能。按照今天的标准，那些早期的个人电脑是原始的——最早的个人电脑只能将信息存储在外部磁盘或磁带上。

　　在 1980 年代，我们看到第一台笔记本电脑上架。这些不是我们今天习惯于随身携带的时尚便携式计算机。它们笨重，沉重，功能有限。随着时间的推移，这些设备将变得更强大，但更轻，更不笨重。

　　今天，您可以携带 智能手机 具有比ENIAC更多的计算能力。多年来，即使是台式电脑也在萎缩。虽然您仍然可以找到专为高端应用设计的塔式 PC，但许多计算机仅比手机略大。您甚至可以找到 USB 拇指驱动器外形规格的计算机。

　　在本文中，我们将介绍一件大事的小计算机。这些器件可能是电路板的大小，甚至更小。工程师如何在这么小的东西上装满一台完整的计算机?

　　变小的大事

　　Raspberry Pi 计算机将基本计算所需的一切塞满在单个电路板上。

　　图片由 树莓派基金会要了解如何 个人电脑 可以装在小到一个 USB 坚持，我们需要看看计算机行业小型化的历史。计算机和一般电子产品最重要的发展之一发生在1947年的实验室中。

　　就在那时，John Bardeen，William Shockley和Walter Brattain创造了第一个晶体管。他们为贝尔实验室工作，一直在试验锗晶体，这是一种在第二次世界大战结束时使用的早期半导体材料。Brattain将一条细细的金条缠绕在一块三角形塑料片的尖端，在尖端留下一个缝隙。他悬挂了塑料三角形，使其几乎与锗晶体接触。

　　Brattain发现，如果他在金条的一侧施加电压，它将以放大电流的形式从另一侧出来。虽然这种早期的晶体管不是电子设备的实用组件，但它为取代真空管铺平了道路。由于真空管很大，会散发出大量热量，这为计算机设计开辟了新的机会。

　　在几年的时间里，工程师们改进了晶体管的设计。最终，他们能够使晶体管小型化，以便它们可以安装在一个小芯片上。 半导体材料 - 在某些方面充当导体，在其他方面充当绝缘体。

　　然后，在1965年，一个名叫戈登·摩尔(Gordon Moore)的人做了一个观察，这将成为自我实现的预言。他指出，在一定时间内 - 取决于你问谁和什么时候，时间在18到24个月之间 - 技术和制造工艺的改进允许一平方英寸(6.5平方厘米)硅晶片上的分立元件数量增加一倍。他看到设计芯片的公司会找到新的方法来制造更小的组件，然后优化制造工艺，以便在经济上更有意义地制造更强大的芯片。今天，我们称这种观察为摩尔定律。

　　解释摩尔定律的一种方法是说计算机处理器的处理能力每 18 个月左右翻一番。另一种说法是，在任何18个月的时间跨度结束时，工程师将发现将晶体管塞到硅晶圆上的方法是开始时的两倍。另一种说法是，处理器上分立元件的尺寸每18个月就会大大减小。

　　这意味着我们的计算机不仅变得越来越强大——比早期计算时代的建筑物大小的怪物要强大得多——而且它们也变得越来越小。如果你愿意为了尺寸而牺牲一些功能，你确实可以得到非常小的东西。

　　迷你电脑剖析

　　它们可能看起来像 USB 闪存驱动器，但这些记忆棒中的每一个都是一台计算机。

　　图片由 FXITECH每台计算机都需要某些功能才能工作。首先，计算机需要电力。的基础 计算机科学 是引导电子流过电路。我们依靠电源线和电池来生产普通PC。但迷你电脑可能没有板载电池或插入电源线的地方。相反，它可以通过 USB 连接获取电源。USB接口允许传输数据和电源。如果迷你电脑是USB记忆棒的形式，将计算机插入有源显示器或USB集线器可以提供计算机运行所需的电源。

　　计算机需要 处理器.处理器的工作是获取数据并对数据执行操作以获得结果。该结果可以是任何东西，从在屏幕上显示图像到模拟复杂的物理。现代处理器可以有多个内核，这意味着处理器可以同时处理多组操作。对于某些类型的计算机问题，这会减少处理时间。许多微型PC依赖于先进的精简指令集计算机微处理器 基于 (ARM) 的处理器 - 它往往体积小，节能，比功能更强大的处理器散发更少的热量。

　　计算机还需要内存来存储数据。处理器可以调用存储在 记忆 并对其执行操作。内存分为两大类。 只读存储器 (ROM) 是不可更改且非易失性的。这意味着您无法更改存储在ROM中的内容，即使计算机断电，信息也不会消失。计算机中的ROM通常存储系统级程序，如基本输入/输出系统 (生物)，它提供计算机启动所需的指令集。

　　计算机所依赖的另一种类型的内存称为 随机存取存储器 (RAM).计算机的RAM通过向一系列存储单元施加少量电荷来存储数据。RAM 中的信息仅在处理器需要时才存在 - RAM 可以根据处理器的需要重新利用。

　　迷你PC还需要一些存储介质，可以保存计算机操作系统等信息。 闪存 - 集成电路形式的非易失性存储器 - 占用空间小，没有移动部件。

　　要执行的不仅仅是一组狭窄的任务，计算机需要一个操作系统。操作系统的工作是充当其他程序的平台，并将计算机的物理资源分配给这些程序。

　　最后，PC需要某种物理接口，允许您将其连接到其他设备，例如显示器，键盘和其他外围设备。一些迷你电脑依赖于 USB 连接。其他人可能会包含HDMI等标准。通过这些端口，计算机可以与其他设备通信。有些有多个端口 - 一个版本的Raspberry Pi计算机有两个USB端口，一个以太网端口，RCA视频输出，音频插孔和HDMI端口。

　　你找不到什么

　　要将整台计算机塞到电路板或拇指驱动器中，您必须放弃一些功能。其中之一是冷却系统。电路板或拇指驱动器无法容纳风扇或水冷设备。这可能是一个问题——计算会产生热量。这是因为计算依赖于电力，而我们利用电力的方法并不完美。我们总是以热量的形式损失一些能量 - 电线和连接随着电流流过它们而升温。由于热量过多，系统可能会崩溃 - 路径扩展，连接中断，计算机停止工作。

　　这就是大多数这些计算机使用基于 ARM 的处理器的原因之一。基于 ARM 的处理器是小型移动设备的理想选择。它们体积小，效率高。它们可能无法达到最先进的处理速度 中央处理器，但他们仍然可以包装一个数据处理的冲击力。

　　其中许多小型 PC 还缺少 实时时钟.RTC 是计算机上的计时设备，即使在您断电后也会继续运行。这就是为什么无论整个计算机是否打开，计算机的时钟都会保持时间的原因。RTC 从专用电池获取电源。但是，尽管工程师已经减小了内存和处理器等组件的尺寸，但电池技术并没有跟上步伐。电池会给系统增加更多的体积和热量，因此迷你PC可能不包括电池。

　　也许迷你PC最明显的缺失元素是我们依赖从计算机输入和接收数据的物理接口。这包括显示器和界面，如键盘、鼠标、触控板或触摸屏。一些迷你电脑支持蓝牙标准，允许您使用蓝牙外围设备。否则，您可能需要一个 USB 集线器将配件连接到迷你 PC。

　　一切尽在卡中

　　某些迷你电脑可能要求您在安全数字 (SD) 卡上提供操作系统，而不是包括板载存储空间。

　　因为我们可以!

　　我们可以将计算机所有最重要的组件塞进一个小尺寸中，但为什么有人想这样做呢?

　　一个原因是生产低成本的计算机。由于这些PC被精简到拥有正常运行的计算机所需的最少组件，因此它们往往很便宜。有些，如Raspberry Pi，甚至没有外壳或保护罩。较低的价格为通常买不起计算机的个人和组织提供了购买计算机的选择。

　　便利性是另一个因素。这些计算机非常便携。虽然它们可能没有太多板载存储，但将迷你 PC 与 Web 服务配对和 云存储 选项可以使其成为可维修的机器。游戏玩家不会急于购买它们，任何需要使用资源匮乏软件的人都想放弃它们，但对于简单的计算任务，它们可能是完美的选择。

　　一些迷你PC设计师设计他们的机器的目的是促进教育。随着时间的推移，计算机变得更加复杂，操作系统也变得更加复杂。 操作系统 依赖于图形用户界面 (GUI) 有效地隐藏了图形背后的所有处理。但是对于像Raspberry Pi这样的PC，所有这些复杂性都消失了。

　　这意味着学生有机会了解编程如何从电路板上的物理层到编程语言的虚拟领域。Raspberry Pi和类似计算机的低成本使学校和其他学习机构有机会为学生提供工作计算机。

　　小型化趋势没有停止的迹象。再过十年，你携带的手机可能会让今天最快的家用PC感到羞耻。谁知道呢?也许到那时，所有的电脑都会小到可以放进你的口袋里。

　　作者手记

　　我一听说树莓派计算机背后的想法就喜欢上了它。一台低成本、简洁的机器，旨在鼓励学生学习编程，非常棒。然后我了解到其他微型计算机，如FXI Technologies的棉花糖或速卖通的Rikomagic计算机。现在，我们可以在一块小电路板上安装数十个组件 - 包括WiFi和蓝牙芯片 - 以及计算机的基本组件。我希望这意味着更多的人可以使用基本的电脑，我迫不及待地想看看接下来会发生什么。

　　来源

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　　树莓派。“常见问题解答”(2012 年 7 月 1 日) http://www.raspberrypi.org/faqs

　　常见问题

　　迷你电脑有什么特点?

　　尺寸 - 迷你计算机比标准台式计算机小得多。 处理能力 - 小型计算机的处理能力通常低于台式计算机。 成本 - 迷你计算机通常比台式计算机便宜。

　　迷你电脑是如何工作的?

　　微型计算机的工作方式与普通计算机类似，但规模较小。微型计算机的处理能力和内存通常比普通计算机少，但仍然能够执行大多数基本任务。